桌面云在中小学的应用.docx
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桌面云在中小学的应用
桌面云在中小学的应用
目录
一、中小学信息化存在的问题2
二、解决之道——桌面云3
三、桌面云技术架构5
四、桌面云应用于中小学计算机教室8
五、桌面云的进一步应用9
六、结束语10
一、中小学信息化存在的问题
近年来，中小学校园信息化建设取得了丰硕的成果，经历信息化基础设施建设和计算机教室、多媒体教室重点建设的发展，如今校园的信息化建设已经朝数字校园的更高水平发展。
中小学信息技术课程已经普遍开设，以“校校通”、“班班通”为代表的中小学现代远程教育工程目标基本实现。
在大力推进基础教育信息化工作发展的同时，亦发现了其中所存在的问题。
1、管理成本高
随着基础教育信息化的建设，各中小学校拥有的计算机的数量越来越多。
但是我们发现计算机教室功能非常单一、利用率不高，管理维护的成本却越来越高。
其实出现这样的矛盾原因并不难理解。
一方面，随着各中小学学生人数及基于计算机开展的教学课程的增多，其用机需求也不断提升，各学校拥有的计算机数量不断增多。
另一方面，这些学校里的计算机房多为单单一功能的机房，严重降低了计算机教室的利用率，而且因为缺乏专门的管理人员，大批的电脑维护起来也比较复杂。
2、容易受到病毒的侵扰
计算机房由教计算机课的老师负责管理，遇到系统升级和软件部署的情况，就不得不暂停机房的使用。
特别是遇到机器中毒和系统故障的情况，经常得停掉好几天的课来查找原因进行维修。
3、学生用机行为难于控制
对于学生的用机行为我们也无法进行合理的监控，无法保障设备软硬件资产的安全。
4、多种系统和应用的运维复杂
在计算机课程教学中，需要临时安装各种操作系统和应用软件，工作量大，时间长，效率低。
5、机房耗能高，不环保
一个计算机教室30~50台计算机，平均每台200W以上的耗电，产生的能耗和噪音，均不符合绿色环保的要求。
二、解决之道——桌面云
在此之前，市场上出现一些终端管理解决方案，但这些方案都是基于传统技术基础之上，不能全面改善上述现状。
而目前市场上方兴未艾的云计算，给我们提供了一个更广阔的视野空间。
其中的最先落地的“桌面云”是非常适合的解决方案，已经在其他行业和高校里有具体的示范案例，体现出其独特的价值。
下面就简单的介绍其原理和应用案例。
1、桌面云概念
在解释什么是桌面云之前，就不可避免的涉及到是什么是云计算。
云计算（cloudcomputing）是一种互联网上的资源利用新方式，可为大众用户依托互联网上异构、自治的服务进行按需即取的计算,云计算的资源是动态易扩展而且虚拟化的，通过互联网提供。
桌面云是满足上述云计算定义的一种云。
可以通过瘦客户端或者其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序，以及整个客户桌面。
也就是说我们只需要一个瘦客户端设备，或者其他任何可以连接网络的设备，通过专用程序或者浏览器，就可以访问驻留在服务器端的个人桌面以及各种应用，并且用户体验和我们使用传统的个人电脑是一模一样的。
2、桌面云的业务价值
桌面云的业务价值很多，除了上面所提到的随时随地访问桌面以外还有下面一些重要的业务价值：
1）集中化的管理
在使用传统桌面的整体成本中，管理维护成本在其整个生命周期中占很大的一部分，管理成本包括操作系统安装配置，升级，修复的成本，以及硬件安装配置，升级，维修的成本，数据恢复，备份的成本，各种应用程序安装配置，升级，维修的成本。
在传统桌面应用中，这些工作基本上都需要在每个桌面上做一次，工作量非常大。
对于那些需要频繁替换，更新桌面的行业来说，工作量就更大了。
例如对于培训行业来说，他们经常需要配置不同的操作系统和运行程序来满足不同培训课程的需要，对于有上百台机器来说，这个工作量已经非常大了，而且这种工作还要经常性的。
在桌面云解决方案里，管理是集中化的，管理员通过控制中心管理成百上千的虚拟桌面，所有的更新，打补丁都只需要更新一个或几个“基础镜像”（GoldMasterImage）就可以了。
例如，对于一个培训中心来说，管理维护就非常简单了：
我们只需要根据课程的不同配置几个基础的镜像，然后不同的培训课程的学员可以分别连接到这些不同的基础镜像，而且我们要做任何修改，只需要在这几个基础镜像上进行就可以了，只要重启虚拟桌面学员就可以看到所有的更新，这样就大大节约了管理成本。
2）安全性提高
安全是IT工作中一个非常重要的方面。
对于企业来说，数据，知识产权就是他们的生命，例如银行系统中的客户的信用卡帐号，保险系统中用户详细信息，软件企业中的源代码等等。
如何保护这些机密数据不被外泄是许多公司IT部门的经常面临的一个挑战。
为此他们采用了各种安全措施来保证数据并不非法使用，例如禁止使用USB设备，禁止使用外面电子邮件等等。
对于政府部门来说，数据安全也是非常重要的，英国不久前就发生了某政府官员的笔记本丢失，结果保密文件被记者得到，这个官员不得不自己引咎辞职。
在桌面云解决方案里，首先，所有的数据以及运算都在服务器端进行，客户端只是显示其变化的影像而已，所以在不需要担心客户端来非法窃取资料。
桌面云的服务器托管、数据集中存储的架构，从客观上提供了数据安全和备份的机制。
其次，IT部门根据安全挑战制作出各种各样新规则，这些新规则可以迅速的作用于每个桌面。
3）绿色桌面更环保
如何保护我们的有限资源，怎么才能消耗更少的能源，这是现在各国科学家在不断探索的问题。
因为在我们地球上的资源是有限的，不加以保护的话很快会陷入无资源可用之困境。
现在全世界都在想办法减少碳排放量，为之也采取了很多措施，例如利用风能等更清洁的能源等。
但是传统个人计算机的耗电量是非常惊人的。
一般来说，每台传统个人计算机的功耗在200W左右，即使它处于空闲状态时耗电量也至少在100W左右，按照每天10个小时，每年240天工作来计算，每台计算机桌面的耗电量在480度左右，耗电很大。
此外，为了冷却这些计算机使用产生的热量，我们还必须使用一定的空调设备，这些能量的消耗又是很大的。
采用云桌面解决方案以后，由于可以采用智能瘦客户机，每个瘦客户端的电量消耗在20W左右，只有原来传统个人桌面的10%，所产生的热量也大大减少了，同时对空调制冷的要求也大大降低，从而实现了“绿色桌面”。
4）总拥有成本的减少
IT资产的成本包括很多方面，初期购买成本只是其中的一小部分，其它还包括整个生命周期里的管理，维护，能量消耗等方面的成本，硬件更新升级的成本。
从上面的描述中我们可以看到相比传统个人桌面而言，桌面云在整个生命周期里的管理，维护，能量消耗等方面的成本大大降低了，那么硬件成本又是怎么样呢？
桌面云在初期硬件上的投资是比较大的，因为我们要购买新的服务器来运行云服务，但是由于传统桌面的更新周期是3年，而服务器的更新周期是5年，所以硬件上的成本基本相当。
如果采用瘦客户机，效果会更好。
因为瘦客户机的设备折旧期至少是传统PC的1.5倍，也就是说，传统PC的折旧期如果是3年的话，瘦客户机折旧期则是4.5年，桌面更新成本会大大降低。
还有，由于软成本的大大降低，而且软成本在TCO中占有非常大的比重，所以采用云桌面方案总体TCO大大减少了。
根据Gartner公司的预计，云桌面的TCO相比传统桌面可以减少40%。
5）移动桌面的实现
只要可以上网，无论任何时间，在任何地点，用户都可以获取属于自己的“虚拟桌面”，这就是桌面云最诱人的愿景。
可以设想，在不久的将来，广域网络的带宽足够宽，像在局域网络里一样，百兆甚至千兆到桌面，这时，个人桌面就会如影随形，我们的个人手持设备（iPAD、iPhone等）随时随地可以访问个人的云桌面。
三、桌面云技术架构
桌面云的基本架构是什么样呢？
下面这张图清晰的表面了桌面云的一个基本架构。
图1.桌面云架构示例
桌面云的组件
1）、服务器集群
以VDI架构的桌面云解决方案中，是将个人桌面托管到后台的服务器集群上。
服务器上创建不同的桌面+应用的GoldMasterImage，然后发布给不同的用户组共享；用户登录到服务器集群门户，打开某个虚拟桌面，后台服务器上则开辟动态动态虚拟机，调入最小虚拟桌面操作系统至内存运行，将桌面镜像推至给用户客户机显示，再接收用户客户机上的鼠标及键盘灯操作，回至服务器，完成运算。
这就是托管模式的工作流程。
服务器集群架构要实现单一访问门户（域名），服务器之间互为冗余，实现业务连续性。
2）、身份认证
一个企业级应用解决方案，必须有安全控制的解决方案，安全方案中比较重要的是用户的认证和授权。
在桌面云中一般是通过ActiveDirectory或者LDAP这些产品来进行用户的认证和授权的，这些产品可以很方便对用户进行添加，删除，配置密码，设定其角色，赋予不同的角色不同的权限，修改用户权限等操作。
3）、共享存储
采用服务器集群架构后，后台独立的共享存储就必不可少了。
一般可采用NAS或SAN存储（半光、纯光或IPSAN）设备。
在这里存储所有用户的数据、GoldImages。
在备份和恢复方面，可以借助第三方软件来实现。
4）、管理控制台
管理控制台可以对服务器集群、虚拟桌面进行配置和管理，例如配置虚拟桌面的CPU、内存、磁盘空间、网络连接，配置存储设备等等。
管理控制台还可以监控运行时服务器的一些基础性能指标，例如内存的使用状况，CPU的使用率等。
5）、网络接入
桌面云提供了各种接入方式供用户连接。
用户可以通过有线或者无线网络连接，这些网络既可以是局域网，也可以是广域网，连接的时候即可以使用普通的连接方式，也可以使用安全连接方式。
6）、多种桌面操作系统和应用程序镜像
桌面云可以提供多种桌面+应用镜像模式：
●共享镜像模式——提供标准桌面和标准应用，用户不需要个性化修改，应用场景例如呼叫中心；
●共享个性化镜像模式——提供基本的标准桌面和标准应用镜像，发布给用户，用户可以做个性化修改，安装应用，并得以保留。
但管理员收回后，用户个性化定制将删除。
应用场景，例如高校的计算机专业实训教室；
●静态镜像模式——提供单独的虚拟机，安装基本的标准桌面和标准应用镜像，发布给用户，用户全权管理这个桌面，如同物理PC一样。
管理员只有删除的权限，不能收回。
应用场景，例如软件开发。
7）、客户终端
桌面云对客户端具有很宽泛的包容性，从传统的PC机、笔记本电脑、便携机、瘦客户机、PAD以及智能手持设备，都可以接入桌面云。
因此，应用范围极广。
瘦客户机由于环保、性价比高的特点，是我们推荐的使用桌面云的设备。
它内嵌了独立精简的操作系统（Windows或Linux），可以通过各种协议连接到运行在服务器上的桌面。
传统的PC机和笔记本，可以直接安装桌面云的客户端插件，直接访问运行在服务器上的桌面。
针对高校，逐年采购的PC机，可以采用逐年替换瘦客户机，实现IT资产的最大化应用，保护已投资的资源。
8）、桌面云和原有应用的关系
实施桌面云之前，所有的应用都是把各种应用客户端分发到物理桌面上；实施桌面云之后，所有的应用都是把各种应用客户端分发到虚拟桌面上，这样客户只需要连到一个桌面就可以使用所有的应用，就好像这些应用安装在桌面上一样，在这种架构下提供给用户的体验是和使用传统的桌面完全一样的。
从体系架构上来讲，桌面云无需修改原有应用的基础设施；换句话说，有桌面云时，从虚拟桌面上可以访问原有应用，没有桌面云时，从物理桌面上一样访问原有应用。
不需要做任何配置的更改，对用户是透明的。
在图1中的架构只是我们的一个参考实现的大概描述，在具体应用中我们应该根据客户的具体情况作出架构中的各种决定。
这些考虑的因素主要有客户的类型，客户的规模，客户的工作负载，客户的使用习惯，客户对服务质量的要求作出相应的等等，这是一个比较复杂的过程。
四、桌面云应用于中小学计算机教室
这里给出一个中小学计算机教室采用桌面云的配置案例，以便理解整体方案，见下图。
说明：
●假设每个教室是50台学生机器，配置2个教室共100台学生机器；
●如果是新建教室，则所有学生机器更换为云终端+显示器+鼠标、键盘；
●如果是已建教室，则利用现有的学生PC机；
●配置1台桌面云服务器和1台NAS阵列，组成桌面云服务架构；
●根据教学计划，安装WindowsXP、Win7等桌面黄金镜像；
●为每台机器建立唯一账号和密码；
●每堂课程之前，管理员安装所教学需要的应用软件，采用共享镜像模式，发布给这些学生机器；
●学生上课时，开机自动进入虚拟桌面，看见教学软件，并开始课程学习；
●下课后，学生关闭虚拟桌面并关闭机器。
几个好处
●不再担心病毒的侵害——关闭桌面后，下次再发布时，将还原到最初的桌面。
因此，病毒和木马也无法保存下来；
●快速灵活的交付桌面和应用——管理员只需对一个桌面黄金镜像进行安装、配置和提交应用，就可以实现100个桌面（甚至更多）的共享使用；如果桌面系统需要升级或打补丁，也是只需对一个桌面黄金镜像进行操作即可；
●学生的操作无关桌面——关闭桌面后，该桌面上学生所保存的文件和设置将被丢弃，下次再发布时，将还原到最初的桌面；
●绿色环保的教室——如果学生用机更换为云终端，就可以实现绿色环保的计算机教室。
云终端的耗电量仅为PC机的8%（16W），而且是无噪音、低辐射产品。
五、桌面云的进一步应用
桌面云除了应用在中小学计算机机房里之外，再发展就是为学生提供一个属于自己的学习用虚拟桌面了。
学生自己的私人计算机业越来越普及了，很多学生都有自己的笔记本电脑。
这里就出现一个问题，校方提供了设备级别的计算机，上面发布着各种教学应用软件和课件，而学生自己的计算机却处于设备管理的外围，在应用上产生了诸多不便。
还有，教师的教学桌面，也是同样的情形。
这些桌面如何更好的管理呢？
答案就是——桌面云！
●如影随形的个人桌面
采用桌面云架构，就可以为学生提供一个如影随形的个人桌面。
以往我们的笔记本或PC上，个人数据（照片、下载的小说、视频等）和工作数据同处在一个文件空间里；工作所使用的各种应用也安装在这个机器上，这样就使得我们的工作绑定在这个物理的计算机上。
当采用桌面云后，我们发现，“个人桌面”和“工作桌面”开始剥离了。
我们不在受限于这个屋里计算机了。
只要我具有个人的云桌面，在校园里无论走到哪里，只要可以上网，就可以随时打开自己的虚拟桌面，立刻工作。
就好像随身携带了一个计算机。
●学生的“学习桌面”
可以设想，学生一入学，完成注册后，就分配了学号，与此同时，老师会告知他，你已经拥有了个人的“学习桌面”，只不过是在桌面云上，账号就是你的学号，并给你一个初始密码。
同时给学生一个“学习桌面”的使用手册，里面详细说明了应用操作等事项。
此后，这个“学习桌面”会根据教学计划，不断的更新着教学应用软件、学习课件等资源，并与学校里其他应用相通，例如教务管理系统、选课系统、在线学习平台等。
学生学习进度、在线测试成绩等，同步进入对应的管理系统。
学生从“学习桌面”上及时获取更多的学习资源。
●教师的“教学桌面”
对于教师也一样，分配一个“教学桌面”，教师根据教学计划，安装各种教学应用和课件，无论安排到哪个对媒体教室，教师都可以打开自己的“教学桌面”，进行教学。
无需使用U盘，减少病毒的传播几率。
六、结束语
桌面云为我们提供了切实可行的解决方案，它的价值将随着应用不断的体现出来。
伴随着网络速度的提升，移动桌面必将实用化而不再停留在宣传标语中，桌面云本身的理念，也将对基础教育的受众产生深层次的理论滋养，这个意义则是超出我们的意料。
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